BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ TRẦN ANH QUANG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TẠO ẢNH CỦA HỆ THỐNG QUANG HỌC LÀM VIỆC TRONG VÙNG HỒNG NGOẠI 8-12 µm LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ TRẦN ANH QUANG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TẠO ẢNH CỦA HỆ THỐNG QUANG HỌC LÀM VIỆC TRONG VÙNG HỒNG NGOẠI 8-12 µm Ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số : 9 52 01 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS LÊ DUY TUẤN 2. TS LÊ HOÀNG HẢI HÀ NỘI - NĂM 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình luận văn hay luận án nào. Tác giả luận án Trần Anh Quang ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Học viện Kỹ thuật Quân sự, để hoàn thành luận án này, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ và đóng góp quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học, các nhà quản lý và các đồng nghiệp. Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ hướng dẫn: TS Lê Duy Tuấn và PGS. TS Lê Hoàng Hải, HVKTQS, đã tận tình chỉ dẫn tôi thực hiện và hoàn thành luận án của mình. Tôi xin cảm ơn Bộ môn Khí tài quang học, Khoa Vũ Khí, HVKTQS đã luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và tiến hành thực nghiệm. Tôi xin cảm ơn Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự, Hệ quản lý học viên sau đại học, Phòng sau đại học – HVKTQS luôn quan tâm và động viên tôi trong thời gian học tập tại HVKTQS. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình, bạn bè, các đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ tác giả vượt qua khó khăn trong suốt quá trình làm luận án. Xin trân trọng cảm ơn! Nghiên cứu sinh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN . ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT . vi DANH MỤC BẢNG BIỂU . viii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ . ix MỞ ĐẦU . Tính cấp thiết của luận án . Mục tiêu và nội dung nghiên cứu . Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu . Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Các đóng góp mới của luận án . Bố cục luận án . 5 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ẢNH NHIỆT VÀ VẤN ĐỀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TẠO ẢNH CỦA HỆ THỐNG QUANG HỌC LÀM VIỆC TRONG VÙNG PHỔ HỒNG NGOẠI . Tổng quan về thiết bị ảnh nhiệt. Quá trình phát triển . Nguyên lý hoạt động của thiết bị ảnh nhiệt . Các phương pháp đánh giá chất lượng ảnh của HTQH ảnh nhiệt. Hàm nhòe điểm . Hàm nhòe đường. Hàm nhòe cạnh. Hàm truyền điều biến MTF. Một số thiết bị đánh giá chất lượng ảnh của HTQH làm việc trong vùng hồng ngoại 8 -12 µm. Lựa chọn phương án xây dựng mô hình thiết bị đánh giá chất lượng ảnh của HTQH ảnh nhiệt. Yêu cầu đối với các thành phần trong hệ thống đánh giá chất lượng ảnh của HTQH hồng ngoại. 33 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU GÁ LẮP ĐẾN QUANG SAI MẶT SÓNG CỦA LINH KIỆN QUANG HỌC . Sự ảnh hưởng của kết cấu gá lắp đến quang sai mặt sóng của linh kiện quang học. Phương pháp xác định biên dạng bề mặt và quang sai mặt sóng của các linh kiện quang học sau khi biến dạng . Quy trình tính toán . Xác định biên dạng bề mặt . Xác định quang sai mặt sóng . Mô hình hóa và thực nghiệm đánh giá quang sai mặt sóng của gương cầu khi biến dạng bởi lực gá kẹp . Mô hình gá lắp gương trên phần mềm ANSYS. Kết cấu thực nghiệm gá lắp gương . Mô hình thiết bị đo quang sai mặt sóng . Kết quả tính quang sai mặt sóng của gương cầu. Kết quả chuyển vị tính trên phần mềm ANSYS . Tính toán quang sai mặt sóng trên Zemax . Quang sai mặt sóng của gương đo bằng giao thoa kế Zygo. So sánh quang sai mặt sóng lý thuyết và thực nghiệm . 53 Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THIẾT BỊ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TẠO ẢNH CỦA HỆ THỐNG QUANG HỌC LÀM VIỆC TRONG VÙNG PHỔ HỒNG NGOẠI 8-12 µm. Thiết kế, chế tạo hệ chuẩn trực làm việc trong vùng hồng ngoại. Thiết kế hệ quang hệ chuẩn trực . Thiết kế kết cấu cơ khí hệ chuẩn trực . Cụm gương thứ cấp. Lắp ráp và hiệu chỉnh……………………………………………67 3. Kết quả đo kiểm các thông số của ống chuẩn trực . Thiết kế, chế tạo vật kính hiển vi . Thiết kế hệ quang vật kính hiển vi. Chế tạo vật kính hiển vi . 80 Chương 4: CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM . Kết quả hoạt động thực nghiệm của hệ chuẩn trực. Đo quang sai mặt sóng của gương chuẩn trực . Kết quả thu nhận ảnh của lỗ tạo bởi vật kính ảnh nhiệt . Kết quả thử nghiệm hoạt động của vật kính hiển vi. Kiểm tra độ phóng đại của vật kính hiển vi . Kết quả thu nhận ảnh của lỗ tạo bởi vật kính hiển vi. Ứng dụng mô hình thiết bị đo hàm LSF, MTF của một số mẫu vật kính ảnh nhiệt. Đo tiêu cự của vật kính ảnh nhiệt. Đo hàm nhòe đường LSF, hàm truyền điều biến MTF . 101 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN . Kết quả luận án. Hướng phát triển của luận án . 103 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ . 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 111 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Danh mục các ký hiệu TT Ký hiệu Diễn giải Đơn vị 1 R Bán kính của linh kiện quang học mm 3 d Chiều dày dọc trục mm 4 f' Tiêu cự mm 5 D Đường kính thông quang mm 6 ω Góc thị giới Độ 7 β Độ phóng đại Lần 8 λ Bước sóng µm 9 Aj Hệ số của đa thức Zernike Standard 10 Mj(ρ,θ) Đa thức Zernike Standard 11 γ Hệ số hiệu chỉnh Gamma 12 Φin Tín hiệu đầu vào Độ xám 13 Vout Tín hiệu đầu ra Độ xám 14 F Lực tác dụng N 15 P Trọng lượng N 16 V Miền khảo sát 17 Ve Miền con 18 {q}e Nút phần tử 19 [m]e Ma trận khối lượng 20 [c]e Ma trận cản 21 [k]e Ma trận độ cứng 22 {f}e Véc tơ lực phần tử 23 [M] Ma trận khối lượng tổng thể. 24 [C] Ma trận cản tổng thể. 25 [K] Ma trận độ cứng tổng thể. 26 {F} Véc tơ lực tổng thể vii 2. Danh mục chữ viết tắt Chữ viết Nguồn gốc Dịch nghĩa tắt PSF Point Spread Function Hàm nhòe điểm LSF Line Spread Function Hàm nhòe đường ESF Edge Spread Function Hàm nhòe cạnh OTF Optical Transfer Function Hàm truyền quang học MTF Modulation Transfer Function Hàm truyền điều biến CCD Charge Coupled Device Cảm biến SWIR Short Wavelength Infrared Phổ hồng ngoại bước sóng ngắn Phổ hồng ngoại bước sóng trung MWIR Medium Wavelength Infrared bình LWIR Long Wavelength Infrared Phổ hồng ngoại bước sóng dài PV Peak to Valley Giá trị đỉnh đáy RMS Root Mean Squared Giá trị bình phương trung bình NA Numerical Aperture Khẩu độ số HTQH Hệ thống quang học TBAN Thiết bị ảnh nhiệt viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. So sánh quang sai mặt sóng PV giữa lý thuyết và thực nghiệm dưới các lực tác dụng khác nhau . So sánh quang sai mặt sóng RMS giữa lý thuyết và thực nghiệm dưới các lực tác dụng khác nhau . Các thông số kết cấu tối ưu của vật kính hiển vi. Kết quả đo kiểm thông số kích thước của các thấu kính . Kết quả đo sai số hình dạng các mặt của các thấu kính . Quy đổi sai số hình dạng sang bước sóng trung tâm trong vùng phổ làm việc của vật kính (IR = 10,6 µm) . Bảng các thông số kỹ thuật chính của laser CO2 . Thông số của các mẫu vật kính cần kiểm tra. 96 ix DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1. Độ truyền qua của khí quyển theo bước sóng ở vùng hồng ngoại . Sơ đồ nguyên lý của thiết bị ảnh nhiệt . Sơ đồ nguyên lý tạo ảnh của một HTQH . Mối quan hệ giữa hàm MTF và các hàm PSF, LSF, ESF. Hàm nhòe điểm khi không có quang sai . Ảnh hưởng của quang sai đối với hàm nhòe điểm . Hàm nhòe đường LSF . Phân bố cường độ sáng trên vật và ảnh . Mia dạng cạnh . Thiết bị đo ống kính ảnh nhiệt LensCheck LWIR . Sơ đồ đánh giá chất lượng ảnh của HTQH bằng thiết bị ORI . Thiết bị ImageMaster Universal . Sơ đồ nguyên lý đo hàm nhòe đường LSF . Mô hình thiết bị của hệ thống kiểm tra HTQH hồng ngoại. Sơ đồ hoạt động của hệ chuẩn trực . Hình dạng các loại mục tiêu hồng ngoại. Quy trình tính quang sai mặt sóng của một linh kiện quang học. Mô hình minh họa sự biến dạng của phẩn tử trên bề mặt gương. Mô hình gương cầu trên ANSYS. Sơ đồ của các lực tác dụng lên gương cầu và kết cấu gá lắp cụ thể. Mô hình thiết bị đo quang sai mặt sóng của gương cầu. Sơ đồ chuyển vị của các điểm nút trên bề mặt gương với lực tác dụng 200 N. Giao diện phần mềm tính các hệ số của đa thức Zernike Standard 50 Hình 2. Quang sai mặt sóng của gương được tính với bước sóng 0,6328 μm. Quang sai mặt sóng của gương đo bằng giao thoa kế Zygo. Quang sai mặt sóng PV và RMS dưới các lực tác dụng khác nhau. Hệ chuẩn trực phản xạ trên trục dùng vật kính gương. Hệ chuẩn trực phản xạ ngoài trục dùng vật kính gương . Chùm khẩu độ đi vào hệ chuẩn trực . Chùm thị giới đi vào hệ chuẩn trực. Mối quan hệ giữa chiều cao và vị trí của gương thứ cấp . Quang sai và sai sóng của hệ chuẩn trực . Quy trình tính toán, hiệu chỉnh kết cấu gá lắp gương . Cơ cấu gá lắp và mô hình lực tác dụng. Kết quả phân tích mô hình chịu lực của gương. Kết cấu cụm gương cải tiến . Kết quả phân tích mô hình gá lắp cải tiến. Cụm gương thứ cấp . Sơ đồ hiệu chỉnh gương cầu . Sơ đồ hiệu chỉnh cụm gương thứ cấp . Sơ đồ gá lắp ống chuẩn trực . Sơ đồ nguyên lý đo tiêu cự bằng kính kinh vĩ . Các điểm aplanat của mặt khúc xạ đơn. Thấu kính aplanat .
Nghiên Cứu Phương Pháp Và Xây Dựng Mô Hình Đánh Giá Chất Lượng Hệ Thống Quang Học Làm Việc Trong ...
Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng phương pháp và xây dựng mô hình đánh giá thiết bị đánh giá chất lượng tạo ảnh, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên
Trường đại học
Học viện Kỹ thuật Quân sựChuyên ngành
Kỹ thuật cơ khíNgười đăng
Ẩn danhThể loại
Luận án tiến sĩPhí lưu trữ
35 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Tác giả: Trần Anh Quang
Người hướng dẫn: TS. Lê Duy Tuấn
Trường học: Học viện Kỹ thuật Quân sự
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Đánh Giá Chất Lượng Hệ Thống Quang Học Trong Vùng Hồng Ngoại 8-12 µm
Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản: 2023
Địa điểm: Hà Nội
Tài liệu "Nghiên Cứu Phương Pháp Đánh Giá Chất Lượng Hệ Thống Quang Học Trong Vùng Hồng Ngoại 8-12 µm" cung cấp cái nhìn sâu sắc về các phương pháp đánh giá chất lượng của hệ thống quang học, đặc biệt trong dải sóng hồng ngoại. Nghiên cứu này không chỉ giúp người đọc hiểu rõ hơn về các tiêu chí đánh giá mà còn chỉ ra tầm quan trọng của việc cải thiện chất lượng hình ảnh trong các ứng dụng thực tiễn. Những lợi ích mà tài liệu mang lại bao gồm việc nâng cao khả năng phân tích và ứng dụng công nghệ quang học trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Để mở rộng thêm kiến thức, bạn có thể tham khảo tài liệu Tìm hiểu và đánh giá về một mô hình đề xuất trong bài toán tăng cường chất lượng ảnh hồng ngoại luận văn thạc sĩ ngành công nghệ thông tin, nơi bạn sẽ tìm thấy những mô hình cụ thể giúp cải thiện chất lượng hình ảnh hồng ngoại. Ngoài ra, tài liệu Tổng hợp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của nano composite nife2o4 g c3n4 sẽ cung cấp thêm thông tin về các vật liệu nano có khả năng xúc tác quang, mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu quang học. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về lĩnh vực quang học trong vùng hồng ngoại.
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ